Сознание вне мозга, или Многомерность живого
Шрифт:
Еще пару сотен лет назад ученые полагали, что существует особая субстанция – «жизненная сила», которая и придает физической материи свойства живого. Так считал, например, дед Чарльза Дарвина, крупный ученый конца 18-го века Эразм Дарвин, он писал: «Многие потратили немало сил, пытаясь объяснить законы жизни законами механики и химии… Даже растения наделены свойствами, отличными от таковых материи неодушевленной: они перестают существовать вместе со смертью организма». В те времена большинство ученых следовали в русле дуализма Декарта: материя и дух – это разные субстанции, и науке для начала следует сосредоточиться на изучении материи как более простого объекта.
Как уже говорилось ранее, в 19-ом веке была предпринята попытка оставить только материю, а дух вообще исключить из рассмотрения как первичную субстанцию, сделав его всего лишь проявлением свойств материи. И эта попытка удалась, хотя цель была достигнута не путем научных
Чистый материализм упрощает наш мир, сводя его к взаимодействию атомов и молекул, для описания неживой материи этого достаточно, но перед проблемами живой материи такой подход совершенно беспомощен. Для аналогии можно представить следующую ситуацию. Пусть мы имеем цех с автоматическим производством без видимого вмешательства человека. И принципы работы этого цеха пытаются понять люди, которые обладают знаниями физики на уровне 17-го века, то есть они представления не имеют ни об электромагнитных волнах, ни о микропроцессорах, они знают только простейшие законы механики. Понятно, что одних законов механики недостаточно, чтобы понять работу современного робота, почему он без видимого внешнего воздействия начинает выполнять вполне осмысленные операции. Примерно то же самое происходит и в современной науке с попытками понять функционирование живых систем.
Живая клетка – это та же автоматическая фабрика, в которой слаженно работают тысячи молекулярных машин. Причем настолько сложная фабрика, что все свои машины она производит сама и в состоянии даже произвести собственную копию. По отношению к клетке современная наука находится в положении людей из приведенного выше примера, она видит и понимает только механику взаимодействия между атомами и молекулами и пытается с помощью этой механики объяснить всю сложность процессов в клетке. Казалось бы, имея немалый собственный опыт в производстве автоматических систем, ученым нетрудно было бы понять, что для работы такой сложной системы как живая клетка, система управления просто необходима. Но клетка изучена довольно подробно и тщательно, и в ней не видно подобной системы. И это послужило достаточным основанием, чтобы отрицать наличие системы управления у клетки, и считать, что все работает само собой только за счет действия сил между атомами и молекулами.
Впрочем, полностью отрицать информационный характер процессов в клетке в современный век информатики было бы совсем нелепо и дико. Поэтому было постулировано существование генетической информации, которая и управляет процессами не только в клетке, но и во всем организме. И в качестве носителя этой генетической информации была предложена последовательность нуклеотидов, которые образуют в клетках молекулы хромосом.
Какова же действительная роль хромосом в сложных процессах, происходящих в клетке? Если сказать коротко, то в них содержатся элементы, которые используются в начальной стадии конструирования белков. Белки – это основной строительный материал клетки, в том смысле, что все самые сложные по функциональности конструкции и молекулярные машины клетки содержат белки. Белки обычно имеют сложную пространственную структуру, содержащую тысячи атомов, процесс их производства довольно сложен и содержит несколько этапов. И только на первом этапе используется хромосома, причем не как управляющий, а как пассивный элемент, шаблон для копирования. Активным же элементом является молекулярная машина РНК-полимераза, которая и формирует нужные для дальнейших этапов цепочки РНК.
Если опять провести аналогию клетки с автоматизированным производством, то получается, что на вопрос как это все работает и управляется, нам указывают на некий склад шаблонов для производственного процесса и говорят, что вот эти шаблоны всем и управляют. Но мы же не в 17-17-ом веке живем и прекрасно понимаем, что для автоматического производства нужна система управления процессами с управляющей программой и элементами управления, а ссылка на склад шаблонов выглядит пустой и бессмысленной отговоркой. Почему же солидные ученые с научными степенями прибегают к таким нелепым отговоркам? Да потому что они мыслят в строгих рамках материализма, они видят, что клетка работает как сложное автоматическое производство с хорошо отлаженной системой управления, но самой системы управления в теле клетки нет. Совершенно очевидно, что система управления находится где-то рядом в смежном пространстве. Однако ученый-материалист не может допускать существование смежных пространств и поэтому вынужден искать другие объяснения причин такого разумного функционирования клетки, пусть нелепые, но в рамках материалистической догмы.
Где же проходит грань между живой материей, имеющей систему управления, и неживой, которая просто подчиняется законам физики, – на уровне клетки или еще ниже, на уровне молекулярных машин? Если судить по тому, что некоторые молекулярные машины могут работать вне клетки, например, ДНК-полимераза, то можно утверждать, что уже молекулярные машины имеют систему управления в смежном пространстве. ДНК-полимераза является копировальной машиной для цепочек ДНК. Трудно представить копировальную машину без системы управления, тем более, что у ДНК-полимеразы нет электрической розетки для питания… А значит, энергию для своей работы она берет из окружающего пространства, то есть в нее встроена еще и довольно совершенная тепловая машина.
Очень вероятно, что процесс сворачивания линейной полипептидной цепочки белка в пространственную структуру тоже не обходится без помощи извне, то есть без системы управления из смежного пространства. Известно, что сложные белки внутри клетки сворачиваются в пространственные структуры с помощью специальных молекулярных машин – шаперонов. В 1962 году Кристиан Анфинсен экспериментально показал, что небольшие белки способны ренатурироваться, то есть сворачиваться в нативную структуру и вне клетки, за что через десять лет получил Нобелевскую премию. С тех пор процессы ренатурирования небольших белков интенсивно исследуются уже более полувека, – было предложено несколько физических механизмов, – но вопрос остается открытым до сих пор. Еще в 1968 году Сайрус Левинталь сформулировал парадокс: «Как белок выбирает свою единственную нативную структуру среди бесчисленного множества возможных?». Для цепи всего из сотни аминокислотных остатков число возможных пространственных структур равно 10100, и их полный перебор занял бы 1080 лет, даже если один переход осуществлять за очень короткое время 1013 секунды. Тем не менее, белок находит путь сворачивания к своей нативной структуре очень быстро, как будто заранее «знает» этот путь. А вот искусственно синтезированные полипептидные цепочки, то есть небелкового происхождения, не обладают способностью сворачиваться к единственной структуре. И это как раз вполне понятно, так как полипептидная цепочка аналогична длинной липкой ленте, которая под действием случайных тепловых импульсов может свертываться в клубки с множеством различных форм.
Чтобы объяснить этот удивительный факт сворачивания развернутой белковой цепочки к одной и той же пространственной структуре из огромного множества возможных структур, ученые-физики сейчас вынуждены привлекать гипотезу естественного отбора. Оказывается, именно естественный отбор, каким-то чудесным образом, из всего огромного множества возможных полипептидных цепочек выбрал для белков именно те, которые способны сами сворачиваться в единственную, нативную структуру. Что можно сказать по этому поводу? Раньше гипотеза естественного отбора требовалась только биологам, и если в каком-то вопросе к ней вынуждены прибегать и физики, то это означает, что именно здесь область чистой физики заканчивается, и начинается область «чудес» живой материи.
Получается, что в процессе создания элементов внутри клетки многим из них сразу придаются свои автономные системы управления, то есть не только молекулярные машины имеют собственные программы функционирования, но даже и некоторые белки могут иметь программы для поддержки правильного сворачивания. Конечно, между атомами и этими программами управления из смежных пространств должны существовать реальные силы связи, обеспечивающие их эффективное взаимодействие. «Если бы жизненный дух не имел свойств общих с материей, он не мог бы ни возбуждать материальные тела, ни возбуждаться ими» (Эразм Дарвин, «Зоономия», 1794).
Творчество и случайность
Проблема возникновения всего живого существовала уже во времена Платона. В цитате из диалога «Софист», приведенной ранее, говорится о двух возможных версиях: творчество Бога и самопроизвольное возникновение. Определение творчества довольно понятно, это способность к созданию нового. А что можно понимать под «самопроизвольной причиной, производящей без участия разума»? Ведь и современная теория абиогенеза (возникновение жизни из неживого), в сущности, именно так и формулируется. Предполагается, что когда-то давно Земля была сильно нагретым шаром, и температура на ее поверхности была достаточно высока для существования каких-либо форм нынешней органической жизни, но постепенно ее поверхность остыла и стала пригодной для появления жизни. То, что внутри нынешней Земли находится горячая магма, которая время от времени вырывается на поверхность через вулканы, является веским аргументом в пользу этой гипотезы. Сейчас непосредственного возникновения живого из неживого не происходит, после известных опытов Луи Пастера в середине 19-го века это не подвергается сомнению. Но когда-то давно это должно было произойти, ведь на раскаленной Земле жизни быть не могло, а сейчас она есть.